10-11 Класс

Его цель – познакомить учащихся с основами объектно-ориентированного программирования, а среде Visual Basic. Освоение инструментария среды происходит в процессе решения задач.

Информатика и ИКТ. Задачник по моделированию. 9-11 класс

Является частью учебно-методического комплекта. Работать с этим задачником можно начинать с 9-го класса после освоения технологии работы в основных программных средах представленных в практикуме. Каждый этап моделирования подробно рассматривается на примере большого количества задач.

Информатика и ИКТ. Подготовка к ЕГЭ

В учебном пособии представлены тестовые задания по базовому курсу. Все задания позволяют проверить знания и умения выпускника школы по информатике в объеме обязательного минимума содержания основной образовательной программы базового уровня.

Форма представления задач и ответов полностью соответствует требованиям ЕГЭ.

Методические пособия для учителей (Макарова Н.В.)

Информатика и ИКТ: Методическое пособие для учителей. Часть 1. Информационная картина мира

В комплекте отражена методика проведения уроков информатики в 8-11 классах. В данной книге показано как, сформировать начальные теоретические и практические исследовательские навыки учащегося в процессе проведения моделирования в программных средах.

Предназначено для учителей информатики, методистов, студентов и аспирантов пед. вузов.

Информатика и ИКТ: Методическое пособие для учителей. Часть 2. Программное обеспечение информационных технологий

В комплекте отражена методика проведения уроков информатики в соответствии с новым Государственным образовательным стандартом, который регламентирует обучение дисциплине с 8-го по 11-й класс.

Информатика и ИКТ: Методическое пособие для учителей. Часть 3. Техническое обеспечение информационных технологий

В комплекте отражена методика проведения уроков информатики ,который регламентирует обучение дисциплине с 8-го по 11-й класс.

Данный комплект учебников представляет непрерывный курс обучения информатике и ИКТ с 5 по 11 класс и является наиболее полной программой преподавания дисциплины «Информатика и ИКТ» для средней школы.

УМК Босова Л. Л.

Информатика и ИКТ : учебник для 5 класса Босова Л. Л.

Учебник для 5 класса входит в состав учебно-методического комплекта (УМК) по информатике и ИКТ для 5–7 классов. УМК включает в себя: учебники, рабочие тетради, методическое пособие для учителей и набор цифровых образовательных ресурсов на диске «Информатика 5–7».

Материал учебника структурирован по четырем главам, содержащим соответственно теоретические основы информатики, информацию по работе на компьютере, материал для дополнительного изучения и компьютерный практикум.

рабочая тетрадь для 5 класса:

Предлагаются задания к главам учебника «Информация вокруг нас», «Компьютер для начинающих».

Информатика и ИКТ : учебник для 6 класса Босова Л. Л.

Учебник для 6 класса входит в состав учебно-методического комплекта по информатике и ИКТ для 5–7 классов. В состав УМК входят учебники, рабочие тетради, методическое пособие для учителей и набор цифровых образовательных ресурсов на диске «Информатика 5–7».

Материал учебника структурирован по пяти главам, первые три из которых посвящены рассмотрению теоретических вопросов («Компьютер и информация», «Человек и информация», «Алгоритмы и исполнители»), четвертая содержит материал для дополнительного изучения, пятая — компьютерный практикум.

рабочая тетрадь для 6 класса:

Предлагаются задания к главам учебника: «Компьютер и информация», «Человек и информация», «Алгоритмы и исполнители».

Информатика и ИКТ : учебник для 7 класса Босова Л. Л.

Учебник для 7 класса входит в состав учебно-методического комплекта по информатике и ИКТ для 5–7 классов. Для каждого класса предлагаются: учебник, рабочая тетрадь, набор цифровых образовательных ресурсов и методическое пособие для учителя.

Изучаются объекты и системы, информационное моделирование, алгоритмы и различные исполнители. Компьютерный практикум посвящен созданию и работе с информационными объектами и моделями.

рабочая тетрадь для 7 класса:

В этой рабочей тетради предлагаются задания к главам учебника: «Объекты и системы», «Информационное моделирование», «Алгоритмика».

Информатика и ИКТ. 5–7 классы : методическое пособие Босова Л. Л., Босова А. Ю.

Книга содержит методические рекомендации по организации обучения на базе УМК по информатике для 5–7 классов. Приведены различные варианты планирования, подробные поурочные разработки, дидактические материалы, а также ответы, указания и решения к заданиям в учебниках и рабочих тетрадях. Представлен перечень формирующихся у учащихся в ходе обучения компетенций, определяющих их готовность к использованию средств ИКТ в информационно-учебной деятельности. Даны рекомендации по использованию плакатов.

К книге прилагается CD-ROM с набором цифровых образовательных ресурсов. Рекомендована для учителей информатики и методистов.

70. Методика обучения линии информации и информационных процессов. Различные подходы к определению и измерению информации. Изучение процессов хранения, обработки и передачи информации.

Линия инф-ции охватывает собой содержание всего базового курса, поскольку понятие инф-ции является в нем центральным. В любой теме курса речь идет о различных вариантах представления инф-ции и инф-ных процессов.

Каждое из понятий данной системы рассматривается в базовом курсе в двух аспектах: назовем их условно «компьютерным» и «бескомпьютерным». Под бескомпьютерным аспектом понимается рассмотрение инф-ции без привязки к компьютеру, с общих позиций, по отношению к человеку, обществу, природе. В этом аспекте изучаются такие вопросы, как: определение и измерение инф-ции, инф-ные модели, инф-ные процессы и процессы управления в природе и обществе. Под компьютерным аспектом понимается изучение инф-ной стороны функционирования самого компьютера в рамках архитектуры ЭВМ, а также изучение компьютерных технологий работы с инф-цией, программирования.

Ключевыми вопросами данной содержательной линии является:

• определение инф-ции;

• измерение инф-ции;

• хранение инф-ции;

• передача инф-ции;

• обработка инф-ции.

Подходы к раскрытию темы в учебной литературе: то, что понятие «инф-ция» является центральным в курсе инф-ки, кажется очевидным уже хотя бы потому, что с этим термином связано название предмета. Далеко не в каждом учебном пособии это обстоятельство находит отражение, потому что: 1) в авторских концепциях ряда учебников на первое место ставится отнюдь не инф-ция (учебники первого и второго поколения, в них главным понятиями и объектами изучения выступают «алгоритм» и «компьютер»). Инф-ция упоминается лишь вскользь и в основном определяется на интуитивном уровне. 2) объективная сложности самого понятия «информация». Это понятие относится к числу фундаментальных в науке, носит философский характер и является предметом постоянных научных дискуссий.

В учебнике Макароваой_. такого определения нет вообще, Видимо, авторы полагали, что смысл понятия «информация» очевиден для школьников, и обсуждать его не требуется. В первых строчках учебника инф-ция, упоминается в следующих утверждениях: «Инф-ка исследует законы и методы переработки и накопления инф-ции… Ее развитие связано с появлением ЭВМ, мощных универсальных устройств для хранения и переработки инф-ции». Все содержание учебника, за исключением вводного раздела, посвящено разбору вопросов: что такое ЭВМ и что такое алгоритм.

В учебнике второго поколения Макаровой в разделе 1.6 «Инф-ция - первичное, неопределяемое понятие инф-ки» написано следующее: «Так что же такое «инф-ция?» Увы! - этот термин в информатике является первичным, неопределяемым. Отсутствие самого определения, однако, не мешает нам измерять объем информации и обрабатывать ее, подобно тому, как отсутствие строгого определения прямой и точки в планиметрии не мешает нам рисовать треугольники, доказывать теоремы и решать задачи».

В учебнике А. Г. Гейна и др. понятие «инф-ция» встречается первый раз в первой главе в таком контексте: «Инф-ция – постоянный спутник человека. Это те сведения, которые помогают ориентироваться нам в окружающем мире». Далее понятие «инф-ция» лишь используется, и к определению этого понятия авторы возвращаются в предпоследней главе.

В учебнике Угринович в первой главе написано: «Инф-ция в наиболее общем определении – это отражение предметного мира с помощью знаков и сигналов». Очевидно, это определение претендует на универсальность с любых точек зрения.

В учебнике И. Г. Семакина раскрываются два подхода к понятию инф-ции. Первый можно назвать субъективным подходом, при котором информация рассматривается с точки зрения ее роли в жизни и деятельности человека. С этой позиции информация – это знания, сведения, которыми обладает человек, которые он получает из окружающего мира.

Второй подход можно назвать кибернетическим, поскольку развитие он получил в кибернетике. Именно этот подход позволяет создавать машины, работающие с информацией. С этой точки зрения информация – это содержание последовательностей символов из некоторого алфавита. В таком случае все виды инф-ных процессов (хранение, передача, обработка) сводятся к действиям над символами, что и происходит в технических инф-ных системах.

Методические рекомендации по изучению темы

Изучаемые вопросы:

• Чем является инф-ция для человека.

• Декларативные и процедурные знания.

• Кибернетический подход к инф-ции.

• Роль органов чувств человека в процессе восприятия инф-ции.

Субъективный подход. При раскрытии понятия «инф-ция» с точки зрения субъективного (бытового, человеческого) подхода, следует отталкиваться от интуитивных представлений об инф-ции, имеющихся у детей. Целесообразно вести беседу в форме диалога, задавая ученикам вопросы, на которые они в состоянии ответить. Не следует сразу требовать от них определения инф-ции, но подвести их к этому определению с помощью понятных вопросов вполне возможно. Вопросы, например, можно задавать в следующем порядке.

- Расскажите, откуда вы получаете инф-цию?

Наверняка услышите в ответ:

- Из книг, из радио и телепередач.

Дальше попросите учеников привести примеры какой-нибудь информации, которую они получили сегодня. Например, кто-нибудь ответит:

- Утром по радио я слышал прогноз погоды.

Ухватившись за такой ответ, учитель подводит учеников к окончательному выводу:

- Значит, вначале ты не знал, какая будет погода, а после прослушивания радио стал знать! Следовательно, получил информацию, ты получил новые знания!

Таким образом, учитель вместе с учениками приходит к определению: информация для человека – это знания, которые он получает из различных источников. Далее на многочисленных известных детям примерах следует закрепить это определение.

Приняв определение инф-ции как знания людей, неизбежно приходишь к выводу, что инф-ция – это содержимое нашей памяти, ибо человеческая память и есть средство хранения знаний. Разумно назвать такую инф-цию внутренней, оперативной инф-цией, которой обладает человек. Однако люди хранят информацию не только в собственной памяти, но и в записях на бумаге, на магнитных носителях и пр. Такую информацию можно назвать внешней. Чтобы человек мог ей воспользоваться, он должен сначала ее прочитать, т. Е. обратить во внутреннюю форму, а затем уже произвести какие-то действия.

Вопрос о классификации знаний очень сложный. В науке существуют различные подходы к нему. Особенно много занимаются этим вопросом специалисты в обла­сти искусственного интеллекта. В рамках базового курса достаточ­но ограничиться делением знаний на декларативные и процедур­ные. Описание декларативных знаний можно начинать со слов: «Я знаю, что...». Описание процедурных знаний - со слов: «Я знаю, как...». Нетрудно дать примеры на оба типа знаний и предложить детям придумать свои примеры.

Учитель должен хорошо понимать пропедевтическое значение обсуждения данных вопросов для будущего знакомства учеников с устройством и работой компьютера. У компьютера, подобно че­ловеку, есть внутренняя - оперативная память и внешняя - дол­говременная память. Деление знаний на декларативные и проце­дурные в дальнейшем следует увязать с делением компьютерной информации на данные - декларативная информация, и про­граммы - процедурная информация. Использование дидактичес­кого приема аналогии между информационной функцией челове­ка и компьютером позволит ученикам лучше понять суть устрой­ства и работы ЭВМ.

Исходя из позиции «инф-ция для человека – это знания», учитель сообщает ученикам, что и запахи, и вкусы, и тактильные ощущения тоже несут информацию человеку. Обоснование этому очень простое: раз мы помним знакомые запахи и вкусы, узнаем на ощупь знакомые предметы, значит, эти ощущения хранятся в нашей памяти, а стало быть, являются информа­цией. Отсюда вывод: с помощью всех своих органов чувств чело­век получает информацию из внешнего мира.

Кибернетический подход. Между информатикой и кибернетикой существует тесная связь. Основал кибернетику в конце 1940-х гг. американский ученый Норберт Винер. Можно сказать, что кибер­нетика породила современную информатику, выполнила роль одного из ее источников. Сейчас кибернетика входит в информа­тику как составная часть.

Кибернетика имеет дело со сложными системами: машинами, живыми организмами, общественными системами. Но она не стре­мится разобраться в их внутреннем механизме. Кибернетику ин­тересуют процессы взаимодействия между такими системами или их компонентами. Рассматривая такие взаимодействия как про­цессы управления, кибернетику определяют как науку об общих свойствах процессов управления в живых и неживых системах.

Подходы к измерению информации. В учебниках последовательно прослеживается два подхода к измерению информации: с точки зрения содержательной и кибернетической концепций.

Содержательный подход к измерению информации.

Изучаемые вопросы:

• От чего зависит информативность сообщения, применяемого человеком.

• Единица измерения информации.

• Количество информации в сообщении об одном из N равновероятных событий.

С позиции содержательного подхода просматривается следующая цепочка понятий: информация – сообщение – информативность сообщения – единица измерения информации – информационный объем сообщения.

Исходная посылка: информация – это знания людей. Следующий вопрос: что такое сообщение? Сообщение – это информационный поток, который в процессе передачи информации поступает к принимающему его субъекту. Сообщение – это речь, которую мы слушаем, и воспринимаемые нами зрительные образы, и текст книги,которую мы читаем и т.д.

Введение понятия «информативность сообщения» является первым подходом к изучению вопроса об измерении информации в рамках содержательной концепции. Если сообщение неинформативно для человека, то количество информации в нем, с точки зрения этого человека, равно нулю. Количество информации в информативном сообщении больше нуля.

Для определения количества информации нужно ввести единицу измерения информации. В рамках содержательного подхода такая единица должна быть мерой пополнения знаний субъекта; иначе можно еще сказать так: мерой уменьшения степени его знания.

Определение бита – единицы измерения информации может оказаться сложным для понимания учениками. В этом определении содержится незнакомое детям понятие «неопределенность знаний». Прежде всего, нужно раскрыть его. Учитель должен хорошо понимать, что речь идет об очень частном случае: о сообщении, которое содержит сведения о том, что произошло одно из конечного множества возможных событий. Например, о результате бросания монеты, игрового кубика, вытаскивания экзаменационного билета и т. п. Неопределенность знания о результате некоторого события – это число возможных вариантов результата – 2, для кубика – 6, для билетов – 30.

Еще одной сложностью является понятие равновероятности. Здесь следует воспользоваться интуитивным представлением детей, подкрепив его примерами. Понятие «более вероятное событие» можно пояснить через родственные понятия: более ожидаемое, происходящее чаще в данных условиях. В рамках базового курса не ставится задача понимания учениками строгого определения вероятности, умения вычислять вероятность. Но представление о равновероятных и неравновероятных событиях должно быть ими получено. Ученики должны научиться приводить примеры равновероятных и неравновероятных событий.

При наличии учебного времени полезно обсудить с учениками понятия «достоверное событие» - событие, которое обязательно происходит, и «невозможное событие». От этих понятий можно оттолкнуться, чтобы ввести интуитивное представление о мере вероятности.

Возвращаясь к вопросу об измерении количества информации, заключенной в сообщении об одном из N равновероятных событий, предполагает следующую логическую цепочку раскрытия темы.

Объяснение удобно начать с частного определения бита как меры информации в сообщении об одном из двух равновероятных событий. Обсуждая традиционный пример с монетой, следует отметить, что полученное сообщение о результате бросания монеты уменьшило неопределенность знаний в два раза: перед подбрасыванием монеты было два равновероятных варианта, после получения сообщения о результате остался один единственный. Далее следует сказать, что и для всех других случаев сообщений о равновероятных событиях при уменьшении неопределенности знаний в два раза передается 1 бит информации.

Кибернетический (алфавитный) подход к измерению информации

Изучаемые вопросы:

• Что такое алфавит, мощность алфавита.

• Что такое информационный вес символа в алфавите.

• Как измерить информационный объем текста с алфавитной точки зрения.

• Что такое байт, килобайт, мегабайт, гигабайт.

• Скорость информационного потока и пропускная способ­ность канала.

Рассматриваемый в этой теме подход к измерению информа­ции является альтернативным к содержательному подходу, об­суждавшемуся ранее. Здесь речь идет об измерении количества ин­формации в тексте, составленном из сим­волов некоторого алфавита. К содержанию текста такая мера информации отношения не имеет. Поэтому такой подход можно назвать объективным, т.е. не зависящим от воспринимающего его субъекта.

Алфавитный подход - это единственный способ измерения информации, который может применяться по отношению к ин­формации, циркулирующей в информационной технике, в ком­пьютерах.

Опорным в этой теме является понятие алфавита. Алфавит - это конечное множество символов, используемых для представления информации. Число символов в алфавите называется мощностью алфавита. В основном содержании базового курса алфавитный подход рассмат­ривается лишь с позиции равновероятного приближения. Это зна­чит, что допускается предположение о том, что вероятности по­явления всех символов алфавита в любой позиции в тексте одина­ковы. Разумеется, это не соответствует реальности и является упрощающим предположением.

Полезно обсудить с учениками вопрос: какова минимальная мощность алфавита, с помощью которого можно записывать информацию?

Бит – это основная единица измерения информации. Кроме нее используется и другие единицы. Следует обратить внимание учеников на то, что в любой метрической системе существуют единицы основные и произвольные от них.

Представляя ученикам более крупные единицы: килобайт, мегабайт, гигабайт – нужно обратить их внимание на то, что мы привыкли приставку «кило» воспринимать, как увеличение в 1000 раз. В информатике это не так. Килобайт больше байта в 1024 раза, а число . Так же относится и «мега» по отношению к «кило» и т. д. Тем не менее часто при приближенных вычислениях используют коэффициент 1000.

Изучение процессов хранения, обработки и передачи информации.

Ключевыми вопросами данной содержательной линии являются:

• определение информации;

• измерение информации;

• хранение информации;

• передача информации;

• обработка информации.

Процесс хранения информации

Изучаемые вопросы:

♦ Основные свойства хранилищ информации

♦ Основные свойства хранилищ информации

♦ Основные свойства хранилищ информации

♦ Основные свойства хранилищ информации.

Понятие «информационные процессы», так же как и понятие «информация», является базовым в курсе информатики. Под ин­формационными процессами понимаются любые действия, выпол­няемые с информацией. Согласно схеме 1 существуют три основных типа информационных процессов, которые как составляющие присутствуют в любых других более сложных процессах. Это хранение информации, передача информации и обработка информации. Первоначально следует рассмотреть эти процессы без привязки к компьютеру, т.е. применительно к чело­веку. Затем, при изучении архитектуры ЭВМ, компьютерных ин­формационных технологий речь пойдет о реализации тех же самых информационных процессов с помощью ЭВМ.

С хранением информации связаны следующие понятия: носи­тель информации (память), внутренняя память, внешняя память, хранилище информации.

Носитель информации — это физическая среда, непосредственно хранящая информацию. Основным носителем информации для человека является его собственная биологическая память (мозг человека). Собственную память человека можно назвать опера­тивной памятью. Собственную память мы еще можем назвать внутренней памятью.

Все прочие виды носителей информации можно назвать вне­шними (по отношению к человеку). Развитие информаци­онной техники привело к созданию магнитных, оптических и других современных видов носителей информации

Хранилище информации — это определенным образом организо­ванная информация на внешних носителях, предназначенная для дли­тельного хранения и постоянного использования. Примерами храни­лищ являются архивы документов, библиотеки, справочники, картотеки. Основные свойства хранилища информации: объем хранимой информации, надежность хранения, время доступа (т.е. время по­иска нужных сведений), наличие защиты информации.

Информацию, хранимую на устройствах компьютерной памя­ти, принято называть данными. Для описания хранения данных в компьютере используются те же понятия: носитель, хранилище данных, организация данных, время доступа, защита данных.

2) Процесс обработки информации

Изучаемые вопросы:

♦ Общая схема процесса обработки информации.

♦ Постановка задачи обработки.

♦ Исполнитель обработки.

♦ Алгоритм обработки.

♦ Типовые задачи обработки информации.

в процессе обработки информации решается некоторая информационная задача, которая может быть поставлена в форме: дан некоторый набор исходных данных — исходной информации; требуется получить некоторые результаты — итоговую ин­формацию. Сам процесс перехода от исходных данных к результату и есть процесс обработки. Тот объект или субъект, который осуществляет обработку, может быть назван исполнителем обработки. Исполнитель может быть человеком, а может быть специальным техническим устройством, в том числе компьютером.

Для успешного выполнения обработки информации испол­нителю должен быть известен способ обработки. Описание такой последовательности действий в информатике принято называть алгоритмом обработки.

Разговор об обработке информации приводит к теме алгорит­мизации, которая подробно рассматривается в соответствующем разделе базового курса.

Ученики должны уметь приводить примеры ситуаций, связан­ных с обработкой информации. Такие ситуации можно разделить на два типа.

Первый тип обработки: обработка, связанная с получением новой информации, нового содержания знаний.

К этому типу обработки относится решение математических задач. Способ обработки, т.е. алгоритм решения задачи, определяется математическими формулам.

К первому же типу обработки информации относится решение различных задач путем применения логических рассуждений.

Второй тип обработки: обработка, связанная с изменением формы, но не изменяющая содержания.

К этому типу обработки информации относится, например, перевод текста с одного языка на другой. Важным видом обработки для информатики является кодирование. Кодирование — это преобра­зование информации в символьную форму, удобную для ее хранения, передачи, обработки. Кодирование активно используется в технических средствах работы с информацией (телеграф, ра­дио, компьютеры).

Другой вид обработки информации — структурирование дан­ных. Структурирование связано с внесением определенного по­рядка, определенной организации в хранилище информации.

Еще один важный вид обработки информации — поиск. Задача поиска обычно формулируется так: имеется некоторое хранилище информации — информационный массив (телефонный справоч­ник, словарь, расписание поездов и пр.), требуется найти в нем нужную информацию, удовлетворяющую определенным условиям поиска (телефон данной организации, перевод данного слова на английский язык, время отправления данного поезда). Алгоритм поиска зависит от способа организации информации. Если ин­формация структурирована, то поиск осуществляется быстрее, можно построить оптимальный алгоритм.

3) Процесс передачи информации

Изучаемые вопросы:

♦ Источник и приемник информации.

♦ Информационные каналы.

♦ Роль органов чувств в процессе восприятия информации че­ловеком.

♦ Структура технических систем связи.

♦ Что такое кодирование и декодирование.

♦ Понятие шума; приемы защиты от шума.

♦ Скорость передачи информации и пропускная способность канала.

Ключевыми понятиями в описании процесса передачи инфор­мации являются источник информации, приемник информации, информационный канал.

В таком процессе информация представляется и передается в форме некоторой последовательности сигналов, символов, знаков. Например, при непосредственном разговоре между людьми происходит передача звуковых сигналов — речи, при чтении текста человек воспринимает буквы — графические символы. Передавае­мая последовательность называется сообщением. От источника к приемнику сообщение передается через некоторую материальную среду (звук — акустические волны в атмосфере, изображение — световые электромагнитные волны). Если в процессе передачи ис­пользуются технические средства связи, то их называют каналами передачи информации (информационными каналами). К ним отно­сятся телефон, радио, телевидение.

Можно говорить о том, что органы чувств человека выполняют роль биологических информационных каналов. С их помощью ин­формационное воздействие на человека доносится до памяти.

В рамках данной темы ученики должны уметь приводить конк­ретные примеры процесса передачи информации, определять для этих примеров источник, приемник информации, используемые каналы передачи информации.

При углубленном изучении базового курса информатики следует познакомить учеников с Схемой технической системы передачи информации

Работу такой схемы можно пояснить на знакомом всем процессе разговора по телефону.

Связь, при которой передача производится в форме непрерыв­ного электрического сигнала, называется аналоговой связью.

Под кодированием понимается любое преобразование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для ее передачи по каналу связи. Раньше применялся код азбуки Морзе. Текст преобразовывался в последовательность точек и тире. Передача информации с помощью азбуки Морзе — это пример дискретной связи.

В настоящее время широко используется цифровая связь, когда передаваемая информация кодируется в двоичную форму ( 0 и 1 — двоичные цифры), а затем декодируется в текст, изображение, звук. Цифровая связь, очевидно, тоже является дискретной.

Термином «шум» называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи, прежде всего, возникают по техническим причинам: плохое качество линий связи. В таких случаях необходима защита от шума. Например, использование экранированного кабеля вместо «голого» провода.

Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования, дающая методы борьбы с шумом. Например, если при разговоре по телефону вас плохо слышно, то повторяя каждое слово дважды, вы имеете больше шансов на то, что собеседник поймет вас правильно.

В современных системах цифровой связи часто применяется следующий прием борьбы с потерей информации при передаче. Все сообщение разбивается на порции — блоки. Для каждого блока вычисляется контрольная сумма (сумма двоичных цифр), которая передается вместе с данным блоком. В месте приема заново вычисляется контрольная сумма принятого блока.

При обсуждении темы об измерении скорости передачи информации можно привлечь прием аналогии. Аналог — процесс перекачки воды по водопроводным трубам. В процессе передачи информации каналами являются технические линии связи. По аналогии с водопроводом можно говорить об информационном потоке, передаваемом по каналам. Скорость пе­редачи информации — это информационный объем сообщения, передаваемого в единицу времени. Поэтому единицы измерения скорости информационного потока: бит/с, байт/с и др.

Еще одно понятие — пропускная способность информационных каналов — может быть объяснено с помощью «водопроводной» аналогии.

Пример практического задания. Определите собственную скорость восприятия информации при чтении вслух и «про себя».

Данное задание носит творческий характер. Ученик должен сам спланировать эксперимент. План может быть следующим: взять книгу и выбрать в ней страницу, заполненную текстом. Желатель­но, чтобы этот текст был новым для ученика, но понятным, т.е. информативным. Подсчитать число символов в тексте. Для этого нужно определить среднее число символов в строке, число строк на странице. Умножив эти два числа, получим число символов во всем тексте. Разумно допустить, что для набора текста книги использован компьютерный алфавит, мощность которого равна 256. Следовательно, каждый символ несет 1 байт информации. Таким образом, общее число символов равно информационному объему текста в байтах. Далее нужно читать текст вслух, измеряя по се­кундомеру время чтения. Скорость чтения должна быть такой, чтобы ученику было понятно содержание текста. Проверить это можно, попытавшись пересказать прочитанное. Если ученик ничего не запомнил, значит он не воспринял информацию, и скорость чте­ния следует уменьшить. Окончательный ответ получается путем деления объема информации на время в секундах.

Предположим, что в выбранной книге на странице расположено 40 строчек; в каждой строке в среднем по 50 символов (пробелы тоже нужно считать). Следовательно, на странице — 2000 символов и информационный объем текста равен 2000 байт. Время чтения в слух — 140 секунд. Значит, скорость восприятия информации при чтении вслух равна 2000/140 = 14,3 байт/с.

Повторение такого же эксперимента с чтением «про себя» мо­жет дать более высокий результат.

Требования к знаниям и умениям учащихся по линии информации и информационных процессов

Учащиеся должны знать:

• Опр-ние информации в соответствии с содержательным подходом и кибернетическим (алфавитным) подходом;

• что такое информационные процессы;

• какие сущ-ют носители информации;

• как опр-ся единица измерения инф-ции - бит;

• что такое байт, килобайт, мегабайт, гигабайт;

• в каких единицах измеряется скорость передачи информа­ции;

• *связь между количеством информации в сообщении о некотором событии и вероятностью этого события (в приближении равной вероятности и в общем случае);

• *схему К. Шеннона процесса передачи информации по тех­ническим каналам связи; смысл и назначение ее отдельных эле­ментов.

* Пункты, отмеченные звездочкой (гл. 7—12), относятся к углубленному уровню изучения курса.

Учащиеся должны уметь:

• приводить примеры информации и информационных процессов из области человеческой деятельности, живой природы и техники;

• опр-ть в конкретном процессе передачи информации источник, приемник, канал;

• приводить примеры информативных и неинформативных собщений;

• приводить примеры сообщений, несущих 1 бит информации

• измерять информационный

объем текста в байтах (при использовании комп-го алфавита);

• пересчитывать количество информации в различных единицах (битах, байтах, Кбайтах, Мбайтах, Гбайтах);

• рассчитывать скорость передачи информации по объему и времени передачи, а также решать обратные задачи;

*вычислять количество информации в сообщении о

событии с известной вероятностью (в приближении равной вероятности в общем случае).

№71 Методика обучения линии представления информации.

Изучаемые вопросы:

• Символьная и образная информация, воспринимаемая чело­веком.

• Язык как способ представления символьной информации.

• Естественные и формальные языки.

• Формальный язык и предметная область.

Тема представления информации является сквозной в курсе информатики. Ключевым понятием этой темы выступает понятие языка. разговор о языках можно вести применительно к человеку, а также рассматривать языки представления информации, используемые в компьютерах.

Обсуждая проблему восприятия человеком информации из внешнего мира, нужно обратить внимание учеников на то, что человек обладает множеством каналов, по которым в его мозг (память), поступает информация. Эти каналы — наши органы чувств.

Информацию, с которой имеет дело человек можно разделить на два вида: на символьную и образную. К символьной относится информация, воспринимаемая человеком в речевой или письменной (знаковой) форме. Все остальное, не относящееся к этому, будем называть образной информацией. К последней относятся воспринимаемые человеком вкусовые ощущения, запахи, тактильные ощущения. Далее речь будет идти лишь о символьной информации. Понятие языка применимо только к этому виду информации: язык — это определенная система символьного представления информации.

Языки делятся на две группы: естественные и формальные. Естественные языки — это исторически сложившиеся языки нацио­нальной речи. В информатике анализом естественных языков занимаются специалисты в области Искусственного интеллекта. Формальные языки - это искусственно созданные языки для профессионального применения. Они, как правило, носят международный характер и имеют письменную форму. Примерами таких языков являются язык математики, язык химических формул.

С любым языком связаны следующие понятия: алфавит — множество используемых символов; синтаксис — правила записи языковых конструкций (текста на языке); семантика — смысловая сторона языковых конструкций; прагматика — практические по­следствия применения текста на данном языке.

Для формальных языков характерна принадлежность к ограниченной предметной области (математика, химия, музыка и пр.). Назначение формального языка — адекватное описание системы понятий и отношений, свойственных для данной предметной области.

Естественные языки не ограничены в своем применении, в этом смысле их можно назвать универсальными. Однако не всегда бывает удобным использовать только естественный язык в узкопрофессионных областях. В таких случаях люди прибегают к помощи формальных языков.

Известны примеры языков, находящихся в промежуточном состоянии между естественными и формальными. Язык эсперанто был создан искусственно для общения людей разных национальностей. А латынь, на которой в древности говорили жители Римской империи, в наше время стала формальным языком медицины.

Формальные языки в курсе информатики

Изучаемые вопросы:

• Внутренние и внешние языки.

• Языки представления данных.

• Языки представления действий над данными.

В данном разделе речь пойдет о языках, используемых при работе ЭВМ, в компьютерных информационных технологиях.

Информацию, циркулирующую в компьютере, можно разделить на два вида: обрабатываемая информация (данные) и информация, управляющая работой компьютера (команды, программы).

Информацию, представленную в форме, пригодной для хранения, передачи и обработки компьютером принято называть данными. Примеры данных: числа при решении математической задачи. Способ представления данных в компьютере называется языком представления данных.

Для каждого типа данных различается внешнее и внутреннее представление данных. Внешнее представление ориентировано на человека, определяет вид данных на устройствах вывода: на экране, на распечатке. Внутреннее представление — это представление на носителях информации в компьютере. Компьютер непосредственно оперирует с информацией во внутреннем представлении, а внешнее представление используется для связи с человеком.

В самом общем смысле можно сказать, что языком представления данных ЭВМ является язык двоичных кодов. Для различных типов данных различаются правила синтаксиса и семантики языка внутреннего представления. Одна и та же последовательность двоичных цифр для разных типов данных имеет совсем разный смысл. Например, двоичный код «0100000100101011» на языке представления целых чисел обозначает десятичное число 16683. а на зыке представления символьных данных обозначает два символа «А+». Таким образом, для разных типов данных используются разные языки внутреннего представления. Все они имеют двоичный алфавит, но различаются интерпретацией символьных последовательностей.

Языки внешнего представления данных обычно приближены к привычной для человека форме: числа представляются в десятичной системе, при записи текстов используются алфавиты естественных языков, традиционная математическая символика и пр.

Внутренним языком представления действий над данными (языком управления работой компьютера) является командный язык процессора ЭВМ. К внешним языкам представления действий над данными относятся языки программирования высокого уровня, входные языки пакетов прикладных программ, командные языки операционных систем, языки манипулирования данными в СУБД и пр.

Методические рекомендации по изучению темы

Изучаемые вопросы:

• Позиционные и непозиционные системы счисления.

• Основные понятия позиционных систем: основание, алфавит,

• Развернутая форма представления чисел в позиционных си­стемах.

• Перевод чисел из одной системы в другую.

• Особенности двоичной арифметики.

• Связь между двоичной и шестнадцатеричной системами.

Ученики, безусловно, знакомы с записью чисел как римскими, так и арабскими цифрами. Они привыкли видеть римские цифры в обозначении глав в книге, в указании столетий (XX в.) и в некоторых других нумерациях. Математические расчеты они всегда производили в арабской системе чисел. В данной теме учителю предстоит раскрыть перед учениками эти, казалось бы, знакомые веши с новой стороны.

С методической точки зрения желательно, чтобы ученики сами подошли к формулировке различия между позиционным и непозиционным принципом записи чисел. Напишите на доске два числа:

XXX 333

Первое — римское тридцать, второе — арабское триста тридцать три. И задайте вопрос: «Чем отличается принцип записи многозначных чисел римскими и арабскими цифрами?" Скорее всего, вы сразу не услышите тот ответ, который бы хотели получить. Тогда, указывая на отдельные цифры римского числа, спрашивайте: «Что (какое количество) обозначает эта цифра?» Получите ответ: «Десять!» — «А эта цифра?» — «Десять!» — «А эта?» — «Десять — «Как получается значение данного трехзначного числа?» — «Десять прибавить десять, прибавить десять, получается тридцать!» А теперь переходим к числу 333.

В римском способе записи чисел значение, которое несет каждая цифра в числе, не зависит от позиции этой цифры. В арабском же способе значение, которое несет каждая цифра и записи числа, зависит не только от того, какая это цифра, но и от позиции, которую она занимает в числе. Сделав ударение на слове «позиция», учитель сообщает, что римский способ записи чисел называется непозиционным, а арабский — позиционным. После этого можно ввести термин «система счисления».

Теперь нужно дать понять ученикам, что позиционных систем счисления существует множество, и отличаются они друг от др алфавитом. Размер алфавита (число цифр) называется основанием системы счисления. Задайте вопрос: «Почему арабская система называется десятичной системой счисления?,». Делаем вывод: основание арабской системы счисления равно десяти, поэтому она называется десятичной.

Следует показать алфавиты различных позиционных систем счисления. Если основание больше 10, то в роли цифр выступают латинские буквы.

Для указания на основание системы, к которой относится число, вводим индексное обозначение. Например, 36₈, 1011₂ — число в двоичной системе. Индекс всегда записывается десятичным числом.

Еще одно важное замечание: нельзя читать 101₂ как «сто один». Надо говорить «один — ноль — один».

Сущность позиционного представления чисел отражается в развернутой форме записи чисел. Например:

5319,12 = 5000 + 300 + 10 + 9 + 0,1 + 0,02 =

= 5х10³ + Зх10² + 1х10² + 9 + 1х10^-1 + 2x10^-2

Последнее выражение и называется развернутой формой записи числа.

Цифры в целой части умножаются на положительные степени 10, а цифры в дробной части — на отрицательные степени., для восьмеричного числа:

1753₈=1х10³+7х10²+5х10¹+3.

Здесь 10₈=8₁₀.

Следующий вопрос, изучаемый в этом разделе, — способы перевода чисел из одной системы в другую.

Объяснение способов перевода следует начать с перевода десятичных чисел в другие системы счисления. Делается это просто: нужно перейти к записи развернутой формы числа в десятичной системе. пример

1753₈=(1x10³ + 7x10² + 5х10¹ + 3)₈ =

= (1х8³ + 7х8² + 5x8¹ + 3)₁₀.

1753₈ = (192 + 448 + 40 + 3)₁₀ = 683₁₀.

101101,1 =(1х2⁵ + 0х2⁴ + 1х2³ + 1х2² + 0x2¹ + 1 + 1х2^-1)₁₀ =32 + 8 + 4 + 1+ 0,5=45,5₁₀

Для вычисления значения числа по его развернутой форме за­писи существует удобный прием, который называется вычисли­тельной схемой Горнера. Суть его состоит в том, что развернутая запись числа преобразуется в эквивалентную форму с вложенными скобками. Например, для рассмотренного выше восьмеричного числа это выглядит так:

1753₈ = ( 1х8³+ 7х8² + 5x8¹ + 3)₁₍₎ = ((1х8 + 7)х8 + 5)х8 + 3.

Схема Горнера сводит вычисление, таких выражений к минимальному числу операций.

Перевод десятичных чисел в другие системы счисления — задача более сложная. В принципе, все происходит через ту же самую развернутую форму записи числа. Только теперь нужно су­меть десятичное число разложить в сумму по степеням нового ос­нования . Например, число 85₁₀ по степеням двойки раскла­дывается так:

85₁₀ = 1х2⁶ + 0х2⁵ + 1х2⁴ + 0х2³ + 1х2² + 0 х 2 +1 =1010101₂.

В рамках минимального объема базового курса не обязательно изучать приемы перевода дробных десятичных чисел в другие системы счисления. При знакомстве с этим вопросом в углубленном, курсе нужно обратить внимание на следующее обстоятельство: десятичные дроби с конечным числом цифр при переводе в другие системы могут превратиться в бесконечные дроби. Если удается найти период, тогда его следует выделить. Если же период не обнаруживается, то нужно договориться о точности (т.е. о количестве цифр), с которой производится перевод.

Применение двоичной системы счисления в ЭВМ может рассматриваться в двух аспектах: I) двоичная нумерация; 2) двоичная арифметика, т.е. выполнение, арифметических вычислений над двоичными числами. С двоичной нумерацией ученики встретятся в теме «Представление текста в компьютерной памяти». Рассказывая о таблице кодировки ASCII, учитель должен сообщить ученикам, что внутренний двоичный код символа — это его порядковый номер в двоичной системе счисления.

Практическая потребность знакомства с двоичной арифметикой возникает при изучении работы процессора. В этой теме рассказывается, как процессор ЭВМ выполняет арифметические вычисления. Согласно принципу Дж. фон Неймана, компьютер производит вычисления в двоичной систе­ме счисления. В рамках базового курса достаточно ограничиться рассмотрением вычислений с целыми двоичными числами.

Для выполнения вычислений с многозначными числами необходимо знать правила сложения и правила умножения однозначных чисел. Вот эти правила:

0 + 0=0 0x0=0 1 + 0=1 1х0=0

1 + 1=10 1x1=1

Принцип перестановочности сложения и умножения работает во всех системах счисления. Далее следует сообщить, что приемы выполнения вычислений с многозначными числами в двоичной системе аналогичны десятичной. Иначе говоря, процедуры сложения, вычитания и умножения «столбиком» и деления «уголком» в двоичной системе производятся так же, как и в десятич­ной.

Рассмотрим правила вычитания и деления двоичных чисел. Операция вычитания является обратной по отношению к сложе­нию. Из приведенной выше таблицы сложения следуют правила вычитания:

0 - 0 = 0; 1 - 0 = 1; 10 - 1 = 1.

А вот пример вычитания многозначных чисел:

_ 1001101101

100110111

100110110

Полученный результат можно проверить сложением разности с вычитаемым. Должно получиться уменьшаемое число.

Деление — операция обратная умножению. В любой системе счисления делить на 0 нельзя. Результат деления на 1 равен делимому. Деление двоичного числа на 10₂ ведет к перемещению запятой на один разряд влево, подобно десятичному делению на десять. Например:

10010 : 10 = 1001; 1011 : 10 = 101,1; 101100 : 10 = 10110.

Деление на 100 смещает запятую на 2 разряда влево и т.д. В базовом курсе можно не рассматривать сложные примеры деления многозначных двоичных чисел. Хотя способные ученики могут справиться и с ними, поняв общие принципы.

Представление информации, хранящейся в компьютерной памяти в ее истинном двоичном виде весьма громоздко из-за большого количества цифр.

Существует простая связь между двоичным и шестнадцатеричным представлением числа. При переводе числа из одной системы в другую, одной шестнадцатеричной цифре соответствует 4-разрядный двоичный код. Это соответствие отражено в двоично-шестнадцатеричпой таблице:

Таблица1. Двоично-шестнадцатеричная таблица

16	2	16	2
0	0000	8	1000
1	0001	9	1001
2	0010	A	1010
3	0011	B	1011
4	0100	C	1100
5	0101	D	1101
6	0110	E	1110
7	0111	F	1111

Такая связь основана на том, что 16 = 2⁴, и число различных 4-разрядных комбинаций из цифр 0 и 1 равно 16: от 0000 до 1111. Поэтому перевод чисел uз «16» в «2» и обратно производится путем формалъной перекодировки. Принято считать, что если дано шестнадцатеричное представление внутренней информации, то это равносильно наличию двоичного представления. Преимущество шестнадцатеричного представления состоит в том, что оно в 4 раза короче двоичного. Желательно, чтобы ученики запомнили двоично-шестнадцатеричную таблицу. Тогда действительно для них шестнадцатеричное представление станет эквивалентным двоичному.

Требования к знаниям и умениям

Учащиеся должны знать:

• функции языка как способа представления информации; что такое естественные и формальные языки;

• что такое «система счисления»;

• в чем различие между позиционными и непозиционными си­стемами счисления;

• что такое логическая величина, логическое выражение;

• что такое логические операции, как они выполняются;

• правила записи и вычисления логических выражений.

Учащиеся должны уметь:

• переводить целые числа из десятичной системы счисления в другие системы и обратно;

• выполнять простейшие арифметические операции с двоичными числами;

• определять истинность высказываний (логических выражений);

• записывать логические выражения с использованием основ­ных логических операций: И, ИЛИ, НЕ.

• использовать логические выражения при работе с базами дан­ных, электронными таблицами, языками программирования;

• *осуществлять перевод целых и дробных десятичных чисел в другие позиционные системы счисления и обратный перевод;

*переходить от записи двоичной информации к восьмеричной и шестнадцатеричной форме и осуществлять обратный переход.